石油磺酸盐中未磺化油对复合驱体系性能影响

徐艳姝，姜祥成

（大庆油田有限责任公司勘探开发研究院，黑龙江大庆 163712）

石油磺酸盐中未磺化油对复合驱体系性能影响

徐艳姝，姜祥成

（大庆油田有限责任公司勘探开发研究院，黑龙江大庆 163712）

为考察石油磺酸盐中未磺化油对复合驱体系性能的作用，分析未磺化油对界面张力、黏度、抗油砂和油相吸附、驱油效率的影响．结果表明：石油磺酸盐复合驱体系与原油之间超低界面张力的形成，主要依靠石油磺酸盐中未磺化油与原油之间的混相作用；在强碱条件下，石油磺酸盐中的未磺化油使得体系的黏度明显低于具有相同聚合物质量浓度的重烷基苯磺酸盐强碱复合驱体系的，也使得石油磺酸盐复合驱体系的抗油相吸附能力明显弱于重烷基苯磺酸盐强碱复合体系的；未磺化油的混相作用对石油磺酸盐复合驱体系提高驱油效率至关重要．

石油磺酸盐；未磺化油；混相作用；复合驱体系；吸附能力；驱油效率

0 引言

大庆油田三元复合驱用重烷基苯磺酸盐国产化已经取得重大突破［1—4］，人们研究表面活性剂平均当量及其分布与原油平均相对分子质量及其分布的匹配关系，以及碱、聚合物及水质等因素对油水间界面张力的影响，找到表面活性剂与原油间形成超低界面张力的影响因素，实现表面活性剂的国产化，开展针对不同油藏条件、不同表面活性剂类型及不同井距和段塞等的先导性矿场试验，结果表明比水驱提高采收率20%以上［5—8］．由于我国重烷基苯原料供应量有限，与油田未来的需求量相差甚远，在一定程度上减缓三元复合驱工业化推广应用，为了进一步降低三元复合驱成本及扩大油田应用规模，需要研制来源广、价格低廉的表面活性剂．

大庆炼化公司采用糠醛抽提和反脱蜡工艺，成功富集大庆原油馏分油中芳烃含量，研制石油磺酸盐产品．该石油磺酸盐产品原料来源充足，适合于大规模工业化生产，但是活性物含量低，未磺化油含量高，存在部分过磺化现象．目前，研究大多关注降低石油磺酸盐中未磺化油的含量和提高活性物的含量［9—18］，但是对石油磺酸盐中的未磺化油影响复合驱体系的性能未见报道．笔者分析未磺化油对复合驱体系性能的影响因素．

1 实验条件

1．1 实验试剂

化学试剂：重烷基苯磺酸盐（简称“HABS”），有效物质量分数为50%，大庆油田东昊公司生产；石油磺酸盐（简称“PS”），有效物质量分数为33．66%，大庆炼化公司生产；NaOH、Na2CO3，分析纯，天津科密欧化学试剂公司生产；部分水解聚丙烯酰胺（简称“HPAM”），相对分子质量为2 500×104，水解度为25．80%，有效物质量分数为88%，大庆炼化公司生产．

1．2 实验材料

实验用水：大庆油田第一采油厂污水；实验用原油：大庆油田第一采油厂联合站脱水原油；实验用模拟油：将大庆原油与大庆炼化公司生产的航空煤油按3∶1比例配制，黏度为9．8mPa·s；油砂：80～120目天然油砂．

人造非均质岩心规格为30．0cm×4．5cm×4．5cm；平均渗透率：800×10—3μm2（气测）；每层渗透率：133×10—3μm2、800×10—3μm2、1 467×10—3μm2；变异因数：0．68；注入方式：水驱至含水率98%，注三元复合驱溶液0．3PV，注聚合物溶液0．2PV，水驱至含水率98%；注入速度：0．6mL／min．

1．3 实验仪器

TX500C型旋转滴界面张力仪，美国CNG公司生产；DV—II+PRO型布氏旋转黏度计，美国Brookfield公司生产．

2 结果和讨论

2．1 石油磺酸盐的组成

大庆炼化公司石油磺酸盐产品组成分析结果见表1．由表1可以看出，产品中未磺化油质量分数比活性物质量分数高，因此需要考察石油磺酸盐中未磺化油对复合驱体系性能的影响．基于表面活性剂与杂质在溶液中的不同溶解度，采用液—液萃取方法对工业用石油磺酸盐进行提纯［15］．

2．2 未磺化油对界面张力的影响

固定水相黏度为40mPa·s，分别测定不同石油磺酸盐质量分数和NaOH或Na2CO3质量分数时，石油磺酸盐／NaOH或Na2CO3／HPAM复合体系与原油之间的界面张力（见图1）．由图1可以看出，无论是在强碱还是弱碱条件下，未去除磺化油的石油磺酸盐均可在较宽的石油磺酸盐和碱质量分数范围内，与原油形成10—3mN／m数量级的超低界面张力．

表1 石油磺酸盐产品组成分析Table 1 The composition analysis of PS product

图1 强碱及弱碱石油磺酸盐界面活性Fig．1 The interfacial activity diagram of ASP system

将石油磺酸盐中的未磺化油分离后，改变石油磺酸盐和碱的质量分数，在强碱及弱碱条件下，石油磺酸盐与原油之间的界面张力大于10mN／m（在旋转滴界面张力仪上，油滴为圆球），表明未去除磺化油的石油磺酸盐复合体系中超低界面张力的形成主要依靠未磺化油与原油之间的混相作用．

2．3 未磺化油对黏度的影响

矿场试验的三元复合驱体系黏度一般为40mPa·s．固定NaOH或Na2CO3的质量分数为1．2%，烷基苯磺酸盐或石油磺酸盐的质量分数为0．3%，改变部分水解聚丙烯酰胺的质量浓度，使得三元复合驱体系的黏度为40mPa·s．考察不同类型复合体系的黏度随测定时间的变化，结果见图2．由图2可以看出，对于强碱复合体系，当水解聚丙烯酰胺质量浓度相同（1．55g／L）时，烷基苯磺酸盐强碱复合体系和去除磺化油石油磺酸盐强碱复合体系的黏度随测定时间变化很小；对于未去除磺化油的石油磺酸盐强碱复合体系，黏度随测定时间显著下降，黏度的平衡值比烷基苯磺酸盐强碱复合体系低10mPa·s．要获得与烷基苯磺酸盐强碱复合体系相同的黏度，未磺化油的石油磺酸盐强碱复合体系需要高质量浓度水解聚丙烯酰胺（1．75g／L），原因是NaOH与未磺化油中的酸性物质反应生成羧酸盐，抑制聚丙烯酰胺的水解．对于弱碱复合驱体系，未去除磺化油的石油磺酸盐弱碱复合体系的黏度与去除磺化油的石油磺酸盐弱碱复合体系的接近，原因是Na2CO3与未磺化油中的酸性物质反应生成的羧酸盐量远低于强碱体系的．

图2 未磺化油对强碱及弱碱三元复合体系黏度的影响Fig．2 The effect of unsulfonated oil on viscosity in strong—alkali and weak—alkali complex flooding systems

2．4 磺化油对抗油砂和油相吸附的影响

采用大庆油田第一采油厂油和水，固定石油磺酸盐和烷基苯磺酸盐的质量分数为0．3%，NaOH或Na2CO3的质量分数为1．2%，考察复合驱体系黏度为40mPa·s时，烷基苯磺酸盐强碱复合体系、未去除磺化油的石油磺酸盐强碱和弱碱复合体系的抗油砂吸附和油相吸附性能，结果见图3和图4．由图3和图4可以看出，3种复合体系的抗油砂吸附性能相差不大；未去除磺化油的石油磺酸盐强碱和弱碱复合体系在经过一次油相吸附后，复合体系与原油之间无法形成10—3mN／m数量级的超低界面张力，也表明石油磺酸盐复合体系中超低界面张力的形成主要依靠未磺化油与原油之间的混相作用．

图3 不同类型三元复合体系抗油砂吸附性能Fig．3 The anti oil sand adsorption property of different types of ASP systems

图4 不同类型三元复合体系抗油相吸附性能Fig．4 The anti oil phase adsorption property of different types of ASP systems

2．5 未磺化油对驱油效果的影响

在人造非均质岩心中，考察相同黏度（40mPa·s）条件下，重烷基苯磺酸盐强碱复合体系、石油磺酸盐强碱和弱碱复合体系、未去除磺化油的石油磺酸盐强碱和弱碱复合体系的驱油效果，结果见表2、图5和图6．由表2、图5和图6可以看出，去除磺化油的石油磺酸盐强碱和弱碱复合体系的采收率比未去除磺化油复合体系的低7%～8%，表明未磺化油的混相作用对石油磺酸盐复合体系提高驱油效率的作用至关重要．

此外，当复合驱体系的黏度和界面张力量级相同时，未去除磺化油的石油磺酸盐强碱和弱碱复合体系的驱油效果明显高于重烷基苯磺酸盐强碱复合体系的，再次表明未磺化油的混相作用有利于提高化学驱驱油效率．

表2 岩心驱替实验结果Table 2 Oil displacement efficiency of alkali／surfactant／polymer system

图5 不同类型强碱三元复合体系注采曲线Fig．5 The injection—and—production curve of different strong—alkali complex flooding systems

图6 不同类型弱碱三元复合体系注采曲线Fig．6 The injection—and—production curve of different weak—alkali complex flooding systems

3 结论

（1）无论是在强碱还是弱碱条件下，石油磺酸盐复合驱体系与原油之间超低界面张力的形成主要是依靠石油磺酸盐中未磺化油与原油之间的混相作用．

（2）在强碱条件下，石油磺酸盐中未磺化油的存在使得复合体系的黏度，明显低于具有相同聚合物质量浓度的重烷基苯磺酸盐强碱复合体系的，也使得石油磺酸盐复合驱体系的抗油相吸附能力明显弱于重烷基苯磺酸盐强碱复合体系的．

（3）未磺化油的混相作用对石油磺酸盐复合驱体系提高驱油效率至关重要．

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TE357．46

A

2095—4107（2013）05—0097—06

DOI 10．3969／j．issn．2095—4107．2013．05．014

2013—06—13；编辑：任志平

中国石油天然气股份有限公司项目（2008E—1206）

徐艳姝（1963—），女，工程师，主要从事三次采油方面的研究．